华北克拉通是显生宙以来全球古老克拉通破坏最为剧烈的地区,其破坏过程及相关的科学问题引起了国内外地学界的广泛关注。目前,对华北克拉通破坏的研究虽然已经取得了许多重要进展,但是,对华北克拉通破坏过程的认识仍然需要进一步的制约。华北克拉通东北部地区新生代玄武岩所携带的深源岩石捕虏体的研究为上述问题的探讨提供了新的证据。
中科院地质与地球物理研究所岩石圈演化研究室汤艳杰副研究员及其合作者,对吉林靖宇县新生代玄武岩中的尖晶石相二辉橄榄岩、方辉橄榄岩和辉石岩捕虏体进行了Li同位素原位研究。结果发现:方辉橄榄岩中的橄榄石具有均匀且接近于正常地幔的Li含量,其锂同位素组成却比较低(δ7Li=-0.9‰--4.0‰)。同方辉橄榄岩相比,二辉橄榄岩中的橄榄石和辉石具有较高的Li含量和δ7Li,其Li含量也在正常地幔的变化范围内。但是,二辉橄榄岩中橄榄石的δ7Li却低于正常地幔值。辉石岩中橄榄石和辉石的Li含量高于正常地幔,其橄榄石的δ7Li在正常地幔的范围内变化。
上述特征表明,该区以方辉橄榄岩为代表的古老岩石圈地幔曾受到了来自俯冲的大洋板片的熔体/流体的富集改造,二辉橄榄岩和辉石岩是方辉橄榄岩与来自软流圈的熔体反应的产物。综上所述,该区的岩石圈地幔在形成之后经历了来自俯冲大洋板片的熔体/流体的富集改造,在近期又经历了来自软流圈熔体的改造,上述过程最终造成了该区古老的岩石圈地幔具有饱满的矿物组成特征。
该研究成果近期发表在国际地学领域权威期刊Lithos上(Tang et al. Slab-derived lithium isotopic signatures in mantle xenoliths from northeastern North China Craton. Lithos, 2012, 149, 79-90)。
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图1:样品中不同矿物的Li含量和Li同位素组成
图2:样品中橄榄石的Li含量和Li同位素组成的变化